与结构体对齐有关的 分析内存分配的笔试题

 

 参考 ： http://www.jianshu.com/p/b1fcb6c73b28      http://blog.youkuaiyun.com/mbh_1991/article/details/10241785

 

其实 ， 我想找的工作是与Java相关的，可是每次做的几乎都是c/c++的题目 == ；

 

 第一道题 ：

  输出什么 ？

#include<stdio.h>

struct A
{
    unsigned char x;
    unsigned char y;
    int z;
};

int main(){
    struct A a;
    printf("%d,%d,%d,%d",sizeof(a));
    return 0;
}

 输出的是 ： 拷贝代码 试试， or.....

 这道题目中，怎么求sizeof(a) , 即a所占的字节大小！

 一般的我们，可能就会字节根据每个基本数据类型的字节大小，相加就得到了，比如这里，1+1+4 , 可是真的这么简单吗？

99%的不可能，这里牵扯到的就是结构体的对齐问题；

那么什么是结构体的对齐？

 看下面这个图 ：  这三个元素都是位于同一个结构体中，倘若没有对齐的话，如果我们想访问第二个short元素，由于中间夹杂了别的元素

 访问效率降低，而当进行了对齐处理后，每个元素都按照相应的参数对齐，比如这里是2，按照2对齐，访问第二个short的时候，直接访问第5个地址就可以了。

 

  对齐的准则：

 

   a.第一个成员起始于0偏移处
    b.每个成员按其类型大小和指定对齐参数n中较小的一个进行对齐 // n = min(max(结构体中数据类型) ， #pragma pack(n))
   c.结构体总长度必须为所有对齐参数的整数倍
    d.对于数组，可以拆开看做n个数组元素

 回到上面的题目 ， 结构体所占字节最大的数据类型为int (4) , prama pack(n) 后面那道题会有， 默认会是8； 所以 对齐参数 = min(4,8) = 4

 所以，我们可以得到该结构体在内存中的分布 ; x , (0 , 1)  y (1 ,2)  z (4,8) 如果不对齐处理的话，那么z的地址空间就会（2,6）；

 所以，该结构题所占的内存空间为8字节！

 

第二道题 ：

#include<stdio.h>
#include<stdint.h>
#pragma pack(8)
//struct X{  //第一种
//    uint8_t a; // unsigned char  1
//    uint32_t b; // unsigned int  4
//    uint16_t c; // unsigned short int 2
//};
struct X{ // 第二种
    uint8_t a;
    uint16_t c;
    uint32_t b;
};
#pragma pack()

int main(){
    struct X x;
    printf("%p\n" , x.a);
    printf("%p\n" , x.b);
    printf("%p\n" , x.c);
    printf("%d\n",sizeof(x));
    return 0;
}

  如果按照第一种的方式构建结构体，

  n  = min(4, 8) = 4

  内存分布 ： a （0，1） ， b(4,8) , c (8 ,10 )     (1, 4) and  (10 , 12)  填充 ， 所以 size = 12字节

  如果按第二种方式 ；

  因为a  c 可以放在一个（0 ， 4） 里面， 所以，size = 8字节

  看图 ：

 

拓展一下 ：

 

#include <stdio.h>  
  
#pragma pack(8)  
//#pragma pack(4)  
struct S1  
{  
    short a;  
    int  b;  
};  
  
struct S2  
{  
    char c;  
    struct S1 d;  // 在这个结构体中引用了另一个结构体 , 如果对齐
    double e;  
};  
  
#pragma pack()  
  
int main()  
{  
    struct S2 s2;  
      
    printf("%d\n", sizeof(struct S1));  
    printf("%d\n", sizeof(struct S2));   
  
    return 0;  
}  

   在这个结构体中引用了另一个结构体 , 如果对齐参数为4， 那么在结构体s2中， char 类型 可以 与 结构体s1中的short合并？
   运行一下就知道了；

   答案是不会的，当 #pragma pack(4)是，即对齐参数=4 ， s1的size= 4 ， s2的size = 4 + 8 + 4 + 4 = 20 double = 8字节

   看图 ：  看到了 1 那个地方是不会合并的

     

如果对齐参数是8字节，同理可得到 ， size= 24 ；